矿井智能化建设与开采生产

  • 6.3m大采高沿空留巷施工工艺及技术革新

    白俊豪;苑仁鹏;汪刚;

    针对神东矿区部分矿井动压显现强烈,厚及特厚煤层沿空留巷存在围岩变形大、辅运频次高、人工投入多、综合成本高等问题,以哈拉沟煤矿22523大采高工作面为例,通过留巷回采侧巷道卸压理论分析,确定合理卸压高度,采用优化留巷顶板围岩控制、挂膜工艺、柔模定位工艺以及采用矿压自动在线监测系统等措施,反复试验确定6.3 m大采高沿空留巷施工工艺方案。研究表明,对留巷回采侧进行巷道卸压,大幅降低顶板对巷帮、巷旁的载荷,使上位基本顶与垮落的直接顶共同形成充满采空区矸石垫层,加速上覆岩触矸稳定,降低巷内围岩压力显现。研究成果为大采高工作面沿空留巷存在问题提供参考。

    2025年09期 v.43;No.301 1-5+15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1693K]
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  • 下霍煤矿1308运输巷快速掘进支护技术工业性试验研究

    王宇;

    针对下霍煤矿1308运输巷沿顶掘进过程中存在的围岩变形剧烈、顶板稳定性差、支护密度大、掘进速度慢等问题,采用地质力学测试和FLAC~(3D)数值模拟技术,分析巷道围岩特性及支护效果,提出锚杆与短锚索联合支护方案。数值模拟分析表明,优化方案的顶板最大下沉量较原方案减少50%,两帮收敛量降低42%。工业试验结果验证了优化方案的有效性,巷道顶底板变形速率降至1.3 mm/d以内,单排支护时间缩短20%,月掘进速度提高至300 m以上。

    2025年09期 v.43;No.301 6-10+15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1914K]
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  • 综采工作面采煤工艺优化及实践探索

    牛兴平;

    针对鸿兴煤业29103综采工作面存在的过断层段顶板支护困难问题,通过理论计算和数值模拟,提出基于“三位一体”超前支护和“变截深”工艺相结合的优化方案,将超前支护长度增至23 m,单体初撑力提升至90 kN;对采煤机进行改造,升级截齿基座材质,调整截齿安装角度;实施3架一组协同移架工艺;建立信息化管理平台实现采煤机参数实时监控。实践结果表明,工作面割煤工序效率提高15.3%,采煤机单滚筒截割率提升至92.8%,顶板离层率降低42%,工作面日进度由4.41 m提升至5.83 m,月均产量增加2.85万t,吨煤生产成本降低42元。

    2025年09期 v.43;No.301 11-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1551K]
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  • 大断面煤巷掘锚一体化技术应用研究

    孙扬;王铭泽;

    锦界凉水井煤矿在大断面煤巷施工中,基于FLAC~(3D)数值模拟,分析了围岩应力演化规律,结合MB670掘锚一体机的同步掘进与支护技术,提出空顶距控制、锚杆长度调整及张拉力优化等措施。结果表明,优化方案显著降低了围岩变形速率,减少了支护失稳风险,提高了施工效率与安全性,为复杂地质条件下大断面煤巷施工提供了技术支持与实践依据。

    2025年09期 v.43;No.301 16-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1595K]
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  • 基于冻结法施工的立井井筒设计研究

    马强;

    为了解决万福煤矿在进行大深度井筒建设时穿越地层多、地应力差异大,给立井井筒施工安全造成较大威胁的问题,利用FLAC~(3D)数值模拟仿真分析软件,建立立井井筒受力模型,以应变软化破坏准则为依据,对冻结前后立井井筒四周的岩性变化情况进行了模拟分析,确定采用冻结法施工能够满足立井施工安全性需求,重点对立井井壁参数设计、施工混凝土强度等级选择、冻结压力变化对混凝土强度的影响等进行了分析,确定最佳施工方案,保证立井井筒施工的安全性。应用表明,冻结法施工能够较好地保证立井井筒的结构强度,为大深度立井井筒施工提供了技术支撑。

    2025年09期 v.43;No.301 20-24+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1645K]
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  • 缓倾斜煤层沿空巷道煤柱设计与围岩控制研究

    刘良;

    东曲矿缓倾斜煤层围岩活动规律与近水平煤层存在显著差异,为优化缓倾斜煤层环境下梯形沿空巷道的煤柱设计参数,以28802充填工作面为研究对象,采用数值模拟与实地试验相结合的方法,确定7 m为煤柱最优值。基于此,设计了“高性能锚杆、顶板专用加长锚索、煤柱边缘斜向拉力锚索及锚网复合支护”非对称支护方案。应用结果表明:掘进阶段,顶板右侧中心、顶板左侧中心、煤柱、实体煤区域及底板的最大位移分别为121 mm、105 mm、96 mm、90 mm及82 mm;回采阶段,上述监测点的最大位移分别为389 mm、363 mm、346 mm、335 mm及325 mm,均处于安全可控范围。该方案有效控制了沿空巷道的围岩大变形,验证了其科学性和实用性,为类似条件下煤柱设计与支护技术的优化提供了参考。

    2025年09期 v.43;No.301 25-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1817K]
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  • 寺河矿井底车场掘进支护与安全控制技术

    李星;

    针对寺河矿井底车场掘进工程中岩性多变及围岩稳定性差等问题,采用单体液压柱临时支护与差异化锚杆-锚索永久支护相结合的控制技术,并以应力计、位移传感器和应变片等方式进行了支护质量监测控制。监测结果表明:围岩变形速率由2.8~3.2 mm/d降至0.2~0.3 mm/d,锚杆轴力波动控制在±5%以内,预应力损失率低于12%,顶板离层深度最大值为32 mm,仅为设计容许值的64%,有效提高了围岩稳定性。

    2025年09期 v.43;No.301 30-32+38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1576K]
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  • 集中煤柱下矿压异常及水力压裂控制技术探究

    张平;

    在磁窑沟煤矿煤层群开采作业中,集中煤柱下方矿压异常现象对煤矿安全生产造成了严重威胁。为降低矿压异常风险,研究以磁窑沟煤矿11102大采高工作面为工程背景,基于数值模拟技术,探究了顶板来压期间及来压后,集中煤柱下方开采循环中顶板应力的动态变化规律,并在上层煤停采线附近的潜在危险区域开展了水力压裂技术应用研究。结果表明,顶板来压前的最大压力为22.66 MPa,来压后减少至16.95 MPa,强烈的压力波动主要出现在工作面进入或退出煤柱区域时期;采用水力压裂控制技术后,顶板岩石的力学强度显著降低,顶板来压步距延长,大采高工作面穿越集中煤柱时的安全系数显著提高。研究成果为煤层群开采中集中煤柱下矿压控制提供了新的思路与方法。

    2025年09期 v.43;No.301 33-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1782K]
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  • 综采工作面过顶板破碎段围岩支护技术研究

    李朝珑;

    山西苏村煤矿10208综采工作面受断层影响,顶板主要由泥岩等易破碎岩层构成,且属高瓦斯矿井,开采难度较大。基于Mohr-Coulomb强度理论,详细分析了顶板破碎机理与应力分布特征,研究发现顶板破碎是采动应力、地质构造和岩石力学性质共同作用的结果。针对这一问题,提出了锚杆支护、注浆加固、锚索联合支护和非对称支护等综合技术措施,并通过优化锚杆参数设计和注浆加固方案,结合数值模拟验证支护效果。研究结果表明,优化后的支护技术显著改善了顶板稳定性:顶板移近量由245 mm降至124 mm,两帮移近量由320 mm降至104 mm。联合支护技术和非对称支护设计的应用进一步提升了顶板整体稳定性,有效确保了巷道的安全性及生产效率。研究成果为类似工况下的煤矿支护设计提供了理论依据和技术参考。

    2025年09期 v.43;No.301 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1664K]
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  • 近距离煤层下回采煤层巷道合理位置研究

    朱雷;于杭尔;傅康;

    针对望田煤业近距离煤层群回采巷道布置问题,通过理论分析与数值模拟方法,研究了不同巷道布置位置对围岩应力与位移的影响,分析了上煤层采动对下煤层回采巷道的影响规律,提出了下位煤层回采巷道平错布置方案。研究结果表明,将回采巷道布置于上煤层采空区下方可显著降低应力集中,确保巷道稳定性,并使顶板下沉量与围岩应力最小化。

    2025年09期 v.43;No.301 45-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1697K]
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  • 不规则综采面调斜开采及顶板控制技术

    安福来;王威威;

    煤矿受火成岩侵入等地质构造影响,工作面正规布局设计困难,资源回收率降低,严重制约矿井经济效益。为解决过地质构造带综采工作面布置难题,从工作面布局优化、初采调斜方案设计、端头顶板及设备稳定性控制等方面展开研究。通过理论计算,提出了机头与机尾调斜比例为0:9的实中心调斜方式,并采用长短刀交叉循环方法,结合现场实际制定顶板破碎带控制技术及设备稳定性保障措施。研究成果成功应用于过地质构造带长距离、大角度综采工作面机尾调斜,煤炭资源回收率提升了14%,确保了不规则工作面调斜开采的安全性。

    2025年09期 v.43;No.301 50-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1643K]
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  • 迎采掘进巷道围岩变形失稳规律及控制研究

    刘中三;王泽云;傅康;

    针对大恒煤业回采巷道迎采掘进过程中,由于前期回采影响与巷道掘进扰动的叠加作用,导致巷道围岩变形失稳严重的问题,通过数值模拟与现场应用相结合的方法,分析了迎采掘进巷道围岩的变形失稳规律,提出了“顶板长短锚索+钢带+锚网联合支护,两帮锚杆+钢带+锚网联合支护”的优化支护方案。研究结果表明,通过优化支护设计,巷道围岩变形得到明显改善,顶底板累计最大变形量207.12 mm,两帮累计最大变形量224.70 mm,满足安全生产要求。

    2025年09期 v.43;No.301 54-58+69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1857K]
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灾害防治与职业健康

  • 非均质条件下厚煤层瓦斯抽采方案研究

    宋丽强;

    针对阜生煤业煤层松软、透气性差、抽采困难的问题,对二采区1201工作面运输巷抽采孔布置方式进行对比。利用Weibull分布函数模拟煤层非均质特征,建立气-固耦合模型模拟瓦斯抽采规律,通过COMSOL数值模拟软件模拟分析了三种顺层钻孔分布方案下瓦斯抽采效果,比较在抽采相同时间后剩余瓦斯吸附量的大小,确定最优钻孔分布方案。研究结果表明:抽采60 d后,采用单排孔布置时煤层瓦斯吸附量为10 m~3/t,双排孔布置时煤层瓦斯吸附量在9 m~3/t,三花孔布置时煤层瓦斯吸附量8 m~3/t,三花孔分布、钻孔间距1.5 m的布置方案更为合理。经现场应用,抽采96 d后,采用三花孔分布时瓦斯抽采浓度达30.09%,纯量为0.014 2 m~3/min,三花孔分布抽采效果最优。

    2025年09期 v.43;No.301 59-64+74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1923K]
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  • 掘进工作面粉尘分级防治技术的应用研究

    菅跃荣;

    针对沙坪煤业13102回风顺槽掘进工作面粉尘浓度高、传统降尘措施效果不佳的问题,研究提出“四级降尘”综合防治技术。该技术通过煤层高压注水、磁冲自吸微泡沫降尘、除尘风机捕尘以及巷道全断面自动风雾幕降尘,实现了粉尘的有效控制。其中,煤层高压注水采用12 MPa高压水渗透煤体,提升湿润性,有效减少源头粉尘;磁冲自吸微泡沫技术在截割过程中包裹微细粉尘颗粒,增强沉降效果;除尘风机利用负压吸附和高速水雾喷射,显著净化空气;巷道全断面自动风雾幕系统则形成粉尘防护屏障,有效减少二次扬尘。现场应用结果表明,工作面总尘和呼尘浓度分别降至58.2 mg/m~3和21.1 mg/m~3,降尘效率达77.60%和80.42%,显著优于传统降尘措施,具有较高的推广应用价值。

    2025年09期 v.43;No.301 65-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1663K]
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  • 基于深度学习的煤矿灾害防治数据采集系统

    侯青春;

    针对红树梁煤矿开采条件下瓦斯、水害、顶板等多重灾害交织耦合的安全管理难题,基于深度学习理论,设计一套多源异构数据采集系统。该系统采用“网格化+分层式”架构,在采煤工作面构建10 m×10 m高密度监测网格,部署高精度传感器阵列,采样频率达100 Hz;通过改进的小波降噪算法进行数据清洗,信噪比提升35%;基于DQN强化学习的自适应路由算法使数据传输时延降低42.5%;采用TCN-LSTM深度神经网络进行灾害预测,F1-score达0.926;构建RSI顶板稳定性指数和WAI水量异常评分,实现多灾种协同防控。系统投入使用后,灾害预警提前期达30 min,预测准确率达95.6%,年均减少灾害事故20余起,经济效益超过500万元,为煤矿安全生产提供了有力保障。

    2025年09期 v.43;No.301 70-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K]
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  • 煤层气资源勘探中高效保压取芯技术优化研究

    唐杰;

    针对晋能控股装备制造集团寺河煤矿沁水煤田CBM-SQ01井1155~1175 m井段地层压力系数达1.2~1.3的高压煤层气储层保压取芯难度大的问题,基于球阀式保压取芯技术原理,建立密封面接触应力模型,研发双重密封结构;通过单因素对比试验确定最优钻进参数组合(钻压40 kN,转速160 r/min,泵压波动±0.5 MPa)和起下钻工艺参数(泵量降低速率1.5 L/s,起钻速度0.5 m/s);开发基于模糊PID算法的双闭环自动压力控制系统,实现智能补压与卸压。现场应用结果表明:取芯过程压力波动控制在±0.3 MPa范围内,岩芯采收率94.2%,完整煤芯率90.5%,煤样二次吸水率0.5%,平均保压率95.8%,损失气量0.4 m~3/t,各项指标均优于设计要求。

    2025年09期 v.43;No.301 75-78+87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1598K]
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  • 煤储层液态二氧化碳相变致裂及增产机理研究

    陈召繁;

    针对大同高山煤田3号煤层渗透率低(0.42 mD)、产量不高的问题,研究基于CO_2临界相变特性,建立温度场-应力场-渗流场-吸附场耦合数学模型,提出液态CO_2相变致裂技术。该技术利用CO_2相变过程中的体积膨胀(400~600倍)产生高达12~15 MPa的相变应力,配合-30℃温降引起的热应力和2.5~3.8 MPa的吸附应力,在煤体中形成复杂的三维裂缝网络。相变致裂后煤储层渗透率提高2.5~3.8倍,裂缝分形维数由1.65增至2.12。现场应用结果显示,采用该技术的试验井组平均日产气量达3.85×10~4 m~3/d,较水力压裂井组提高30%,动态压降和产量递减率分别降低27%和46%,实现了煤层气产量的显著提升。

    2025年09期 v.43;No.301 79-82+92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1544K]
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机械电气与自动化

  • 基于振动和速度特性的刮板输送机的动力学分析

    张子健;

    针对塔山煤矿刮板输送机运行过程中,存在链条断裂、部件磨损严重以及输送效率不稳定等问题,为提高刮板链的运行稳定性,以塔山煤矿刮板输送机为研究对象,深入分析不同冲击高度下的刮板输送机振动和速度特性。试验结果表明,正常运行中的刮板输送机在没有明显外部冲击时,X、Y、Z方向的刮板加速度均小于5 m/s~2,不同冲击高度下,Z方向的加速度均大于X和Y方向,且冲击高度为6 m时,加速度数值较大。当冲击高度大于4 m,最大振动幅值增加到10.5 mm。为保证刮板输送机的安全运行,冲击高度应小于6 m。

    2025年09期 v.43;No.301 83-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1511K]
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  • 基于全景视频的综采工作面智能控制系统与关键技术应用研究

    王钧;罗岩;

    张家峁煤矿14210工作面地质构造复杂,煤层起伏较大,导致人员跟机作业困难、生产效率低、截割精度不足等问题。为解决特殊地质条件下的跟机作业难题,在该工作面开展了智能化控制系统及关键技术的应用研究,旨在实现特殊地质条件下的无人跟机作业。研究以工作面采煤机、电液控系统、泵站、“三机”及供电控制系统为基础,通过将智能化控制技术与“三机”深度融合,结合全景视频监控、设备远程诊断与维护系统等关键技术,构建了一套基于万兆工业以太网及无线网络的智能化综采工作面控制系统。该系统以井下集控为主,以地面调度室远控为目标,显著提升了煤矿的智能化应用水平。

    2025年09期 v.43;No.301 88-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K]
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  • 复杂矿区环境下无人驾驶辅助运输系统性能测试与改进

    梁鹏伟;

    针对刘家梁矿高瓦斯矿井环境下,传统燃油辅助运输车辆存在的安全隐患、污染严重、噪声高等问题,提出了一种基于多传感器融合、深度学习算法及车辆动力学控制的无人驾驶辅助运输系统。该系统采用扩展卡尔曼滤波(EKF)与卷积神经网络(CNN)实现精准环境感知与路径规划;结合模型预测控制(MPC)优化车辆动力学性能,提升行驶稳定性;采用相变材料(PCM)与液冷技术提高电池热管理效率。性能测试结果显示,障碍物检测准确率达96.5%,制动距离为7.2 m,行驶轨迹偏差控制在±4.8 cm,运输效率提升32%,能耗降低至1.4 kWh/km,充电效率达到92%。改进后的系统在极端工况和低光照环境下表现优异,提升了矿井运输系统的安全性、效率和环境适应性,验证了无人驾驶辅助运输系统在复杂矿区环境中的可行性与技术优势。

    2025年09期 v.43;No.301 93-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1597K]
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煤矿地质与防治水

  • 非均质煤岩组合体强度及裂隙开度演化特征

    李宁;吕硕;

    针对新巨龙煤矿8302工作面非均质顶板-煤柱复合结构强度和破坏特征复杂,造成生产安全隐患问题,基于PFC2D内置的FISH语言开发了张开裂隙开度的计算算法,分析了非均质煤岩组合体强度和破坏行为的加载速率效应,研究了组合体试样裂隙开度的演化特征。结果表明,基于算法的裂隙开度分布与裂纹扩展过程能够良好匹配,实现了模拟过程中裂隙开度的实时量化;非均质煤岩组合体试样强度整体随加载速率的增加而增加;张开裂隙形态与非均质结构的分布密切相关,高加载速率下裂隙开度更大,张开裂隙分布范围也越广,不同加载速率下裂隙最大开度分别为2.1 mm、2.4 mm、2.6 mm和3.4 mm。

    2025年09期 v.43;No.301 98-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1938K]
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  • 金沙石场地区煤层地质特征及煤层对比分析

    胡信;

    为积极响应我国西部大开发及“西电东送”和“大煤保大电”实施战略,拟在金沙石场地区进行煤矿勘探工作。针对金沙石场地区相关地质资料缺乏,无准确的地层、构造资料问题,为摸清石场地区煤质特征及煤层对比结果,通过采集煤层样品送至实验室检测等方法,掌握研究区区域地质构造特征,通过煤样分析检测结果对石场地区出露的煤层进行对比研究,掌握各煤层的特征及出露规律。在进行煤层对比分析时采用标志层法、煤层层间距法、测井曲线特征法对煤层进行对比分析。对比得出:原煤和浮煤灰分随着深度增加变化趋势不明显,变化幅度较小,煤层发育较为稳定。最后通过查明可采煤层层位及厚度变化,确定可采煤层的连续性,控制各可采煤层的可采范围,严密控制主要可采煤层底板等高线,为后续勘探工作提供技术指导及靶区。

    2025年09期 v.43;No.301 104-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1671K]
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  • 物探多源数据在煤矿地质开采中的应用

    侯意成;

    针对小常煤矿30225工作面赋存条件复杂的地质背景,尤其存在多条活动性断层、变形带发育以及褶皱构造交错叠加的结构特征,同时伴随浅埋富水层导致的强水害隐患问题,提出一种基于多源物探数据融合的煤层构造识别与风险预测技术路径。该方法集成地震勘探、电磁法与重力异常测量手段,通过构建非线性耦合模型,精准刻画煤层厚度变化、断层走向及褶皱波形分布,结合AI模型实现地下水动态变化的时空预测。工程实践表明,该融合策略在煤层边界识别、构造异常识别及突水危险区预警中表现出良好适应性,煤层厚度预测误差降低33.6%,水害预警准确率提升至90.2%。研究成果为断裂发育区煤矿开采提供了更为精准、可控的技术支撑,具有良好的工程推广前景。

    2025年09期 v.43;No.301 109-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K]
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  • 基于电磁波技术的煤厚及地质构造探测研究

    尹志强;

    晋圣固隆煤矿3~#煤开采过程中,煤厚变化剧烈且地质构造复杂多变,严重影响了煤矿安全高效生产。针对这一问题,基于数值模拟手段,构建了不同煤厚条件下的仿真模型,系统分析了煤厚变化对电磁波场强值和电阻率比值的影响规律,并结合回采揭露数据对煤厚变化特征进行了验证。研究表明,当煤层厚度小于5.8 m时,可通过监测电磁波场强值有效判断煤层厚度;而当煤层厚度大于5.8 m时,煤厚变化对电磁波场强值的影响逐渐减弱。在1310回采工作面推进过程中,煤层厚度由初始的6.2 m减薄至4.5 m,电磁波场强值仅降低2.5 dB,衰减系数低至0.24 dB/m,表明在厚煤层条件下,煤层厚度减薄时,透视场强值呈现缓慢且平稳的下降趋势。

    2025年09期 v.43;No.301 114-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K]
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  • 综采工作面矿压显现规律与顶板蠕变特征研究

    侯本猛;侯典涛;

    针对赵楼煤矿综采工作面矿压显现规律与顶板蠕变特征,采用理论分析、现场实测相结合的方法,系统分析了矿压显现与顶板蠕变的内在联系,通过单轴压缩和蠕变试验,探究煤、岩样在加载过程中的裂纹形成、扩展及破坏规律,以及中砂岩在各级应力下的蠕变特性。研究结果能够为矿区顶板稳定性评估和顶板管理、防冲管理提供理论研究基础。

    2025年09期 v.43;No.301 119-122+128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1651K]
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  • 基于改进鲸鱼算法优化BP神经网络的矿压预测方法研究

    鲁爱朋;毛俊杰;马长青;

    为实现煤矿安全高效生产、避免矿压引起的顶板事故,基于鲸鱼优化算法和BP神经网络建立了顶板来压预测模型(ALWOA-BP),对富家凹煤矿综采工作面周期来压强度和周期来压步距进行预测,并与BP预测模型和WOA-BP预测模型进行对比分析。结果表明ALWOA-BP预测模型的预测值与实际值基本相同,拟合度比BP模型和WOA-BP模型分别提高了约18%和15%,相较于BP预测模型与WOA-BP预测模型收敛速度提高,RMSE、MSE、MAE、MAPE值远小于BP模型和WOA-BP模型,且该预测模型预测值与实际值最大误差小于5%,符合工程应用标准,表明该矿压预测模型具有一定使用价值,为建立矿压预测模型提供一定参考。

    2025年09期 v.43;No.301 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1641K]
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  • 三维地震与瞬变电磁技术在煤田复杂地质构造探测中的应用研究

    李君;白亮亮;

    针对山西下合煤业复杂地质条件下断层、陷落柱、采空区及采空积水分布不确定性对煤层开采安全的影响,基于地震波反射理论和瞬变电磁视电阻率理论,采用三维地震与瞬变电磁联合勘探技术,优化观测系统并进行高精度数据采集。通过12L×10S×120T×6R×25次砖墙式地震观测系统,准确识别5条断层、8处陷落柱,并圈定0.132 km~2采空积水区。同时,基于瞬变电磁法划分出三组主要电性层,明确低阻异常区分布,其结果与地震剖面异常区高度吻合。研究表明,三维地震与瞬变电磁技术在复杂地质构造探测中具有高度一致性和互补性,显著提高了异常区识别的精度和可靠性,为矿区安全生产及科学开发提供了技术支撑,验证了联合勘探方法在复杂煤田构造探测中的有效性。

    2025年09期 v.43;No.301 129-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 2148K]
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  • 基于瞬变电磁技术的煤矿积水采空区探测研究

    郝仲韡;

    为掌握程家沟煤矿存在的采空区积水赋存情况,研究采用瞬变电磁技术(TEM),构建了煤矿积水采空区探测物理模型,分析了不同层间距下感应电压衰减曲线,阐述了电磁场在采空区积水探测中的传播机制,并通过地面钻孔验证了基于电阻率断面图推测的采空区积水特征。结果表明,电磁场穿透深度小于上层水体充填旧巷道的埋藏深度时,两者呈负向相关性;当穿透深度超过下层水体充填旧巷道的埋藏深度时,两者呈正向相关性;随着层间距的扩大,均方根误差值呈现递减态势。通过地面钻孔勘探,证实5~#煤层内存在积水区域,与数值模拟预测结果一致,验证了数值模拟的准确性。

    2025年09期 v.43;No.301 134-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1938K]
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  • 三维直流电法与瞬变电磁法在巷道超前探测中的应用研究

    刘勇;

    巷道超前探测是煤矿安全生产的关键步骤。为了确保巷道安全快速通过前方断层,采用三维直流电法与瞬变电磁法的联合应用,研究其在巷道超前探查中的效果,并在地面进行断层注浆加固。注浆完成后,使用这两种方法对巷道前方断层的注浆效果进行超前探查。结合水文地质资料,对两种物探数据的低阻异常区进行综合分析,确定富水区域。初步判断注浆区域内存在一处低阻异常区,推测该区域为注浆薄弱区且富水性较强。三维直流电法与瞬变电磁法的综合应用为矿井安全开采提供了理论依据。

    2025年09期 v.43;No.301 140-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1789K]
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  • 克尔碱煤矿三采区地应力分布特征实测研究

    李圣军;郑晓东;张武;

    克尔碱煤矿三采区未进行过地应力研究,缺乏相关数据指导巷道布置和支护设计,给安全生产带来隐患。为掌握三采区地应力分布特征,采用应力解除法进行地应力现场实测,并通过理论分析对其大小、方向和应力场类型等特征进行研究。结果表明,三采区最大水平主应力为23.48~24.08 MPa,最小水平主应力为11.10~12.13 MPa,垂直主应力为11.91~12.57 MPa,属于高应力区;应力场类型为水平构造应力占绝对主导的σ_H>σ_V>σ_h型;最大水平主应力方位角为136.47°~178.69°,其方向受克尔碱向斜形成过程中的挤压作用影响显著。分析表明,现有开拓巷道受地应力的影响较小,而回采巷道受地应力的影响较大。建议今后在巷道布置和支护设计中充分考虑地应力因素,以减少其对巷道稳定性的不利影响。

    2025年09期 v.43;No.301 146-150+155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1842K]
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  • 基于无线电波透视法的煤矿地质探测研究

    朱孝贤;

    针对田陈煤矿713_下28工作面地质构造复杂、含水层分布多样等问题,基于电磁波在不同介质中传播特性理论,设计数字化集成的无线电波透视探测系统,采用DDS技术和FPGA实时处理平台,实现-120 dBm接收灵敏度和90 dB动态范围,通过多路同步采集方案和三重数据质量控制机制,建立完整的异常体识别与定位方法。系统采用本质安全型设计,所有电路模块均采用隔爆外壳封装,工作电压不超过12 V,确保井下使用安全性。探测结果表明:系统在20 m探测深度内水平定位误差小于0.5 m,深度定位误差小于1.0 m;20~40 m范围内水平定位误差控制在1.0 m内,深度定位误差小于1.5 m,对典型地质构造识别准确率达90%以上。

    2025年09期 v.43;No.301 151-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1620K]
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信息化技术与绿色发展

  • 沙坪煤矿地表沉陷的无人机监测及时空分布研究

    赵广庆;

    沙坪煤矿存在煤层埋藏浅、上覆基岩薄弱、多煤层并行开采等特点,导致地表变形剧烈且难以准确测定。为提升地表沉陷监测效率和准确性,基于无人机摄影测量技术,以沙坪煤矿13102工作面为例,揭示了地表沉陷的时空分布规律。结果表明,沉陷区域呈不均匀盆状形态,多煤层开采导致地表沉陷在工作面倾向方向上向东侧采空区偏移,加之采空区叠加效应,最大沉降达3.18 m;沿工作面走向和倾向方向的沉陷曲线均呈显著不对称现象,验证了地表沉陷的复杂性和非均匀性。

    2025年09期 v.43;No.301 156-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1623K]
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  • 基于多源数据融合的前丰煤矿地质灾害风险评估与预警系统研究

    李颖杰;

    针对前丰煤矿面临地质灾害风险评估不精确、预警响应不及时等问题。研究基于D-S证据理论构建多源数据融合模型,整合地质构造、地表沉降、水文、微地震等监测数据;运用层次分析法和德尔菲法建立包含地质环境、采矿活动、监测数据、社会影响的风险评估指标体系;设计基于深度学习的风险评估模型和多层次预警机制,开发分布式架构的地质灾害风险预警系统。系统投入运行一年内,成功预警42起地质灾害事件,预警准确率达91.3%,较改造前提升35.6%,应急响应时间缩短65%,避免直接经济损失2850万元,为矿山地质灾害预警提供了可推广的技术方案。

    2025年09期 v.43;No.301 161-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 1771K]
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  • 煤矿智能视频预警系统架构及应用场景研究

    尹波;赵波;马骏;

    随着煤炭行业智能化转型的推进,煤矿安全管理面临新的挑战。针对传统监控手段已难以满足复杂工况下的安全需求问题,提出一种基于人工智能的煤矿智能视频预警系统架构,通过多模态感知、深度学习算法和边缘计算技术,实现对井下作业环境的实时监测与智能预警。研究结果表明,该系统在瓦斯超限、人员违章、设备故障等场景中表现出较高的检测准确率,为煤矿安全生产提供了技术支撑。

    2025年09期 v.43;No.301 166-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1318K]
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企业管理与科学发展

  • 兖州煤矿区40多年尺度景观格局变化及驱动力分析

    王君;张方龙;王世占;

    长达40多年的时间尺度使得煤矿区景观格局变化相对剧烈,借助景观生态学法与土地利用转移矩阵法,重点探讨兖州煤矿区1980—2023年的景观格局变化,分析其驱动因素。结果表明:矿区土地利用程度较高,耕地一直占主导地位,其次是建设用地,土地利用变化呈“两增一减”的显著规律,建设用地和塌陷积水区增加、耕地减少,耕地持续向建设用地和塌陷积水区转移;矿区景观破碎化程度加强,空间聚集度和连接度减弱,景观异质性程度增强,景观趋于破碎化、均匀化、多样化分布;城镇化建设是矿区景观格局变化的重要驱动因素,煤炭开采活动进一步加剧了矿区景观格局变化。研究结果可为煤矿区采煤塌陷区修复治理与土地利用规划提供优化土地结构、优先整合恢复耕地、减少景观破碎化、提升生态连接度等科学依据和决策参考。

    2025年09期 v.43;No.301 171-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 1851K]
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  • 煤矿建设项目安全风险控制技术应用及效果分析

    刘亚强;

    煤矿建设项目面临高瓦斯、围岩不稳定、突水及高地压等安全风险,传统技术难以有效控制。基于西山煤电古交矿区工程实践,构建多维度安全风险控制技术体系:采用KJ66监测系统与GMS20激光传感器实现瓦斯浓度实时监测,结合立体抽采网络与两堵一注封孔技术,使瓦斯超标事件下降81.25%;设计锚杆-锚网-锚喷三步支护法,顶板应力峰值降低40%;融合电阻率法与瞬变电磁法探测水害,采用三级压力注浆工艺使突水风险降低45%;部署智能安全管控系统,集成CNN-LSTM算法实现风险预警,工伤事故率下降63.4%。技术应用后工程周期缩短36%,成本节约19%,形成可推广的煤矿安全风险控制解决方案。

    2025年09期 v.43;No.301 178-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 1633K]
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  • 基于JKR模型的湿煤颗粒表面能参数标定

    王娜;郑永强;胡江瑞;

    针对湿煤颗粒的黏结特性难以准确判断的问题,基于EDEM中的JKR模型对湿煤颗粒表面能参数进行标定。首先通过自制的升降筒装置测量了不同含水率煤散料的休止角,建立了含水率与休止角的关系;其次借助EDEM软件进行圆筒休止角仿真试验,利用最小二乘法构建休止角与表面能的二次回归方程;最后将试验得到的休止角带入二次回归方程,确定了含水率与表面能的关系,并进行了试验验证,最大误差为2.5%。试验结果表明,基于JKR模型对湿煤颗粒表面能参数的标定是可行的,为进一步研究湿煤颗粒的黏结特性提供了理论支持和技术指导。

    2025年09期 v.43;No.301 183-187页 [查看摘要][在线阅读][下载 1657K]
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  • 坚硬岩石多向聚能爆破破岩机理及数值模拟分析

    刘瑜;王浩;

    皖北煤电集团下属主要生产矿井在炮掘工作中面临炮眼利用率低、单循环进尺少的突出问题。为优化掏槽爆破效果,提出了六向聚能掏槽爆破技术,对六向聚能管爆破特征参量进行研究,其核心在于使爆炸能量在多个方向上聚集,实现对岩体的高效破碎。与传统的掏槽爆破方式相比,六向聚能掏槽爆破能增加孔间距,提高爆破效率,有效减少施工工作量和炸药使用量,降低施工成本。试验结果显示,六向聚能爆破的实际效果与数值模拟结果高度吻合,该技术显著提升了巷道掘进效率,同时降低了生产成本,为炮掘工作提供了新的可行方案。

    2025年09期 v.43;No.301 188-193页 [查看摘要][在线阅读][下载 1847K]
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  • 水体下采煤膨胀性软弱覆岩导水裂隙带高度研究

    王艳飞;张兆举;黄金彪;

    在龙口矿区海域露头区开采煤2层时,由于膨胀性软弱覆岩导水裂隙带发育,存在海水倒灌突水的重大安全隐患。针对该问题,通过理论分析、数值模拟、相似模拟和现场实测等方法,研究了海域煤2开采过程中膨胀性软弱覆岩导水裂隙带的发育规律。研究表明,顶板岩层中62%以上为膨胀性黏土类岩层,其隔水性强,导致煤2开采覆岩裂隙带高度显著降低至44~54 m,约为采高的6.7~8.5倍,比常规砂岩顶板裂隙带高度降低了约35%。实测结果显示,覆岩导水裂隙带平均高度约为采高的8.4倍,与经验预测和数值模拟结果基本一致,确定煤2开采上限约为-160 m水平,在此范围内导水裂隙带未与海水连通,确保了海域露头区的安全开采。该研究成果为滨海矿区提供了“岩性调控-限高开采”的突水防治模式,对于类似的水体下煤矿开采具有重要的实践指导意义。

    2025年09期 v.43;No.301 194-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 1708K]
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  • 基于图像识别的胶带载煤量计算方法

    郭力源;王延辉;

    针对煤矿产量监测中皮带秤计量方法易人为干扰导致精度不可控等问题,提出一种基于图像识别的非接触式胶带载煤量计算方法,通过YOLOv8实例分割模型精确提取煤流轮廓,结合透视变换校正与动态堆积角计算模型,实现煤流截面积的实时计算。在晋能控股集团塔山煤矿进行实测,胶带日产量识别计算准确率达到92.95%。该方法为煤矿产量智能监测提供了兼具技术创新和实用可靠的技术解决方案。

    2025年09期 v.43;No.301 198-202+207页 [查看摘要][在线阅读][下载 1754K]
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  • 赵石畔煤矿煤灰特性与发热量变化规律研究

    马哲;

    针对赵石畔煤矿煤质不稳定、煤灰利用价值未充分挖掘的问题,采用灰分含量测定、X射线荧光光谱分析、灰锥法以及扫描电镜等方法,系统研究了该矿煤灰特性及其与发热量的关系。研究测定了煤样的灰分含量,利用X射线荧光光谱分析法测定了煤灰的无机元素组成,采用灰锥法测定了煤灰的熔融特征温度,并通过扫描电镜观察了煤灰的微观结构。研究进一步揭示了发热量在垂向上呈现“中间高、两端低”,在平面上呈现“北高南低、东优西劣”的分布规律,并建立了灰分含量与发热量的定量关系模型。基于研究结果,提出优化燃烧温度区间(1280~1300 ℃)、定向配煤以控制发热量在(27.5±0.3)MJ/kg范围内优化措施,为该矿区煤质分级利用和煤灰资源化利用提供了理论依据。

    2025年09期 v.43;No.301 203-207页 [查看摘要][在线阅读][下载 1594K]
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  • 《山东煤炭科技》征订启事

    <正>《山东煤炭科技》1983年创刊,经国家新闻出版署正式批准,是由国家矿山安全监察局山东局主管、山东煤炭工业信息计算中心主办的面向国内外公开发行的综合性煤炭科技期刊,被中国学术期刊综合评价数据库、中国期刊网、中国学术期刊(光盘版)、国家科技期刊开放平台等数据库全文收录,并入选为《煤炭领域高质量科技期刊分级目录》T3类期刊。

    2025年09期 v.43;No.301 208页 [查看摘要][在线阅读][下载 583K]
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  • 《山东煤炭科技》征稿简则

    <正>一、征稿范围(一)煤炭地质、勘探、测量、防治水技术,煤炭设计、建设工程技术,煤矿采掘、通防、运输、机电、自动化技术,煤矿安全生产管理技术。(二)煤矿智能化建设,煤炭清洁高效利用,节能环保、绿色发展,安全设施建设、职业病防护,新工艺、新技术、新经验。(三)煤炭企业现代化管理、可持续发展研究,新能源开发与利用,矿山安全监管监察,矿山应急救援,资源管理,计算机应用,信息化、物联网技术。二、征稿格式(一)题目:要反映文稿主体内容。用词确切、精炼、醒目、新颖。限制24字以内。

    2025年09期 v.43;No.301 209页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K]
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